пружинная силовая установка

Формула изобретения

Пружинная силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, кинематически связанный с электрогенератором, подключенным к аккумулятору, электродвигатель, на выходном валу которого закреплена шестеренка, коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания снабжен ползунковым механизмом с ведущей шестеренкой, установленным на коленчатом валу с возможностью продольного перемещения до зацепления его шестеренки с шестеренкой электродвигателя и подключения к валу отбора мощности установки посредством корзины сцепления, коробки передач и, по меньшей мере, одного зубчатого мультипликатора с коническими шестернями и одного пружинного механизма, связанного с выходным валом мультипликатора и подключенного посредством зубчатого колеса к шестерне, закрепленной на валу отбора мощности установки, при этом двигатель внутреннего сгорания снабжен планкой и рычагом переключения, а электрогенератор - вилкой переключения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к силовым установкам с пружинным механизмом, способным запасать энергию.

Известна силовая установка с пружинным механизмом постоянного крутящего момента, содержащая ведущий и ведомый барабаны, кинематически связанные между собой зубчатой передачей, и винтовую плоскую пружину, концы которой закреплены на барабанах, при этом ведущий барабан расположен внутри ведомого и механизм снабжен прижимными роликами, взаимодействующими с пружиной, а зубчатая передача выполнена в виде планетарной передачи, состоящей из зубчатого колеса с внутренними зубьями, жестко связанного с ведомым барабаном, шестерни сателлита, связанной с ведущим барабаном, и водила, несущего оси роликов и сателлита (см. авторское свидетельство СССР 203411, МПК 7 F 03 G 1/02, 13.08.1968).

Данная установка позволяет отдавать энергию, затраченную на "завод" пружины, соответствующему исполнительному механизму с постоянным крутящим моментом, но не может обеспечить большую мощность, требующуюся, например, для привода транспортного средства.

Известна также, силовая установка для игрушечного транспортного средства, содержащая барабан с шестерней, установленный с возможностью вращения на оси, на которой установлена втулка с уступом, связанным с внутренним концом спиральной пружины, имеющей на другом наружном конце выступ, предназначенный для взаимодействия с одним из ряда углублений, выполненных на внутренней поверхности барабана. Шестерня барабана находится в зацеплении с шестерней, закрепленной на валу отбора мощности, на котором закреплены ведущие задние колеса транспортного средства, а также шестерня, находящаяся в зацеплении с шестерней, имеющей храповой механизм, связанный с осью барабана, также несущей храповик с собачкой. Благодаря шестерням и храповикам обеспечивается однонаправленное вращение вала отбора мощности при раскручивании пружины, скручивание которой обеспечивается путем возвратно-поступательного перемещения устройства по поверхности (см. заявку Великобритании 1574694, МПК 7 F 03 G 1/06, 10.09.1980).

Однако и данная установка имеет малую мощность и не пригодна для привода транспортных средств и механизмов промышленного применения.

Задачей изобретения является повышение мощности и КПД силовой пружинной установки, а также экономия топлива при ее работе.

Указанный технический результат достигается за счет того, что пружинная силовая установка содержит двигатель внутреннего сгорания, кинематически связанный с электрогенератором, подключенным к аккумулятору, электродвигатель, на выходном валу которого закреплена шестеренка, причем коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания снабжен ползунковым механизмом с ведущей шестеренкой, установленным на коленчатом валу с возможностью продольного перемещения до зацепления его шестеренки с шестеренкой электродвигателя и подключения к валу отбора мощности установки посредством корзины сцепления, коробки передач и, по меньшей мере, одного зубчатого мультипликатора с коническими шестернями и одного пружинного механизма, связанного с выходным валом мультипликатора и подключенного посредством зубчатого колеса к шестерне, закрепленной на валу отбора мощности установки, при этом двигатель внутреннего сгорания снабжен планкой и рычагом переключения, а электрогенератор - вилкой переключения.

На чертеже схематически изображена пружинная силовая установка.

Пружинная силовая установка содержит двигатель внутреннего сгорания 1, кинематически связанный с электрогенератором 3, подключенным к аккумулятору 4, электродвигатель 2, на выходном валу которого закреплена ведомая шестеренка 8, причем коленчатый вал 7 двигателя внутреннего сгорания 1 снабжен ползунковым механизмом 29 с ведущей шестеренкой 23, установленным на коленчатом валу 7 с возможностью продольного перемещения до зацепления его шестеренки 23 с шестеренкой 8 электродвигателя 2 и подключения к валу отбора мощности 6 установки посредством корзины сцепления 11, коробки передач 12 и, по меньшей мере, одного зубчатого мультипликатора 14 с коническими шестернями 15, 16 и одного пружинного механизма 19, связанного с выходным валом мультипликатора и подключенного посредством зубчатого колеса 20 к шестерне 21, закрепленной на валу отбора мощности 6 установки, при этом двигатель внутреннего сгорания 1 снабжен планкой 24 и рычагом переключения 25, а электрогенератор 3 - вилкой переключения 26. Кроме того, установка имеет силовую раму 22, маховик 10, стартер 5, подшипники 17, карданные узлы соединения 13 валов, первичный вал 9 коробки передач 12, вилку переключения 28 двигателя внутреннего сгорания 1, связанную с планкой 24, а в случае использования установки для привода транспортного средства на валу отбора мощности 6 закреплены колеса 27. Ползунковый механизм 29 выполнен в виде центрального стержня с прикрепленной к нему кольцевой наружной обечайкой, к которой прикреплена упомянутая шестерня 23, при этом стержень расположен в осевых отверстиях выходного вала электродвигателя 2 и первичного вала 9 коробки передач 12 с возможностью продольного осевого перемещения для зацепления между собой шестерен 23 и 8, а обечайка охватывает данные валы по наружному диаметру.

Пружинная силовая установка работает следующим образом. В начале движения запускается двигатель внутреннего сгорания 1, который традиционно приводит во вращение вал отбора мощности 6, например вращает колеса 27. После этого с помощью рычага переключения 25 ползункового механизма 29 установка переходит в рабочий режим электродвигателя за счет сцепления коробки передач 12, при этом крутящий момент передается на мультипликатор 14 посредством карданного узла соединения 13, который в свою очередь передает движение через ведомую шестеренку 15 и ведущую шестеренку 16 на пружинный механизм 19, соответственно после привода пружины в соответствующее положение сила раскрутки пружины передается на ведомую шестеренку 20, которая через шестеренку 21, закрепленную на валу отбора мощности 6, например на ступице колеса 27, приводит его во вращение, а, следовательно, и в движение транспортное средство. При движении завод пружины производится за счет кинетической энергии, например при движении под горку, от переднего колеса автомобиля к пружинному механизму 19 посредством дополнительного механизма передачи по аналогичной схеме. Регулирование управления скоростного режима производится из кабины водителя через ножную педаль по схеме тормозной системы, применяемой в автомобилестроении (колодки, накладки, ролики, гидравлика). Принципиальная схема работы электросистемы заключается в следующем: за счет усилия на ползунковый механизм 29 через рычаг переключения 25 происходит одновременное отключение крыльчатки электрогенератора 3 от двигателя внутреннего сгорания 1 и переключение на крыльчатку электрогенератора 1 с электродвигателем 2 ременной, цепной или шестеренчатой передачи, вследствие чего происходит работа электрогенератора 3, который в свою очередь подает энергию на электродвигатель 2 и аккумулятор 4. Последний поддерживает рабочий режим электродвигателя 2 соответствующей мощности, необходимой для работы узлов транспортного средства. При необходимости возможно применение дополнительного электрогенератора для поддержания и сохранения необходимой мощности электродвигателя 2, а также возможно независимо от движения и работы узлов транспортного средства поддержание рабочего цикла электрогенератора за счет холостого хода двигателя внутреннего сгорания 1. Таким образом, конструкция установки позволяет обеспечить необходимую мощность, повысить кпд и снизить потребление топлива.